一种用于调节激光束散角和能量的机构的制作方法

本发明属于激光测距技术领域，更具体地说，涉及一种用于调节激光束散角和能量的机构。

背景技术：

激光测距技术的发展随着激光技术、电力电子技术和计算机技术的发展而不断发展，经历了第一代红宝石激光测距机、第二代Nd:YAG激光测距机和目前正在研制开发并逐渐推广应用的第三代固体激光测距机及二氧化碳气体激光测距机三个发展阶段。

目前，激光测距技术均采用固定的激光脉冲能量和束散角对目标进行测距，还没有采用变换激光脉冲能量和束散角对目标进行测距的相关技术。现有技术中，使用固定的激光脉冲能量和束散角可以精确地对远距离目标进行测距，但当目标较近时，固定的激光脉冲能量和束散角将无法满足精确测距的要求，而且容易造成测距设备的损坏。因此，现在技术制约了现有测距设备的测距范围和测量精度。

技术实现要素：

本发明的目的：发明一种用于调节激光束散角和能量的机构，解决对动目标远近距离精确测量的难题，且使用安全、精度高、测量范围宽、体积小、重量轻、可靠性高。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种用于调节激光束散角和能量的机构，包括激光器1、第一偏摆机构201、第二偏摆机构202、第一固定镜组301、第二固定镜组302，其中，所述激光器1、第一固定镜组301和第二固定镜组302处于激光传输光路中，实现对激光的束散角进行初始的改变；所述第一偏摆机构201可以将两片镜组切入激光传输光路中，实现对激光的束散角进行第二种方式的改变；所述第二偏摆机构202可以继第一偏摆机构201之后再将两片镜组切入激光传输光路中，实现对激光束散角进行第三种方式的改变；通过以上所述的三种改变方式，用以解决对动目标远近距离精确测量的难题。

所述第一偏摆机构201和第二偏摆机构202，均各自包括双向转角电磁铁6、底座7、第一行程开关8、第二行程开关9、偏摆镜组10、定位螺钉11、磁铁12，其中，所述双向转角电磁铁6和偏摆镜组10固定在底座7上；所述偏摆镜组10结构如图3所示，根据实际需要在镜筒中安装两组镜片；双向转角电磁铁6的磁芯旋转带动偏摆镜组10旋进光路或旋出光路，以实现对激光束散角进行改变以及对激光能量进行改变；所述第一行程开关8和第二行程开关9固定在底座7上，用来检测偏摆镜组10是否旋进光路或旋出光路；所述定位螺钉11固定在底座7上，以实现对偏摆镜组10旋进光路后进行精确调节；所述磁铁12固定在底座7上，当偏摆镜组10旋出光路后，磁铁12会吸住偏摆镜组10，以确保偏摆镜组10保持旋出光路的状态。

所述第一偏摆机构201和第二偏摆机构202的设计方式还可以采用步进电机驱动齿轮齿条结构进而带动镜组切入或退出光路，类似设计思路均在本专利保护范围。

本发明的有益效果：本发明可调节激光束散角和能量，解决了对动目标远近距离精确测量的难题，在近距离测距时，使用较大的激光输出束散角和较低的输出能量，确保对目标的精确测距并确保测距设备的使用安全，而在距离较远时，采用较小的激光输出束散角和较高的输出能量，满足远距离测距精确要求，且显著提高了测距设备的测距精度（不大于0.5m）和测距范围（200～40000m），且本机构体积小、重量轻、可靠性高。

附图说明

图1为本发明提出的用于调节激光束散角和能量的机构的结构布局图；

图2 为本发明中偏摆机构(201、202)结构示意图；

图3 为本发明中偏摆镜组10结构示意图；

图4为本发明中偏摆机构（201、202）的工作流程图；

图5为未切入偏摆机构的光路原理图；

图6为切入1组偏摆机构的光路原理图；

图7为切入2组偏摆机构的光路原理图。

其中：

1.激光器、201.第一偏摆机构、202.第二偏摆机构、301.第一固定镜组、302.第二固定镜组、6.双向转角电磁铁、7.底座、8.第一行程开关、9.第二行程开关、10.偏摆镜组、11.定位螺钉、12.磁铁。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本专利公开了一种用于调节激光束散角和能量的机构，如图1所示，包括：激光器1、第一偏摆机构201、第二偏摆机构202、第一固定镜组301、第二固定镜组302，其中，所述激光器1、第一固定镜组301和第二固定镜组302处于激光传输光路中，实现对激光的束散角进行第一种方式的改变；所述第一偏摆机构201可以将两片镜组切入激光传输光路中，实现对激光的束散角进行第二种方式的改变；所述第二偏摆机构202可以继第一偏摆机构201之后再将两片镜组切入激光传输光路中，实现对激光束散角进行第三种方式的改变。

所述偏摆机构结构如图2所示，包括双向转角电磁铁6、底座7、第一行程开关8、第二行程开关9、偏摆镜组10、定位螺钉11、磁铁12，其中，所述双向转角电磁铁6和偏摆镜组10固定在底座7上；所述偏摆镜组10结构如图3所示，根据实际需要在镜筒中安装两组镜片；双向转角电磁铁6的磁芯旋转带动偏摆镜组10旋进光路或旋出光路，以实现对激光束散角进行改变以及对激光能量进行改变；所述第一行程开关8和第二行程开关9固定在底座7上，用来检测偏摆镜组10是否旋进光路或旋出光路；所述定位螺钉11固定在底座7上，以实现对偏摆镜组10旋进光路后进行精确调节；所述磁铁12固定在底座7上，当偏摆镜组10旋出光路后，磁铁12会吸住偏摆镜组10，以确保偏摆镜组10保持旋出光路的状态。

本实例提供一种用于调节激光束散角和能量的机构的具体工作流程如图4所示：

机构开始上电向第一偏摆机构201和第二偏摆机构202中的两组双向转角电磁铁6发送正向脉冲，双向转角电磁铁6的磁芯旋转带动偏摆镜组10开始旋出光路；当偏摆镜组10触碰到第一行程开关8时，表明偏摆镜组10已完成旋出光路的偏摆动作；磁铁12用磁力吸附住偏摆镜组10，确保偏摆镜组10保持旋出光路的状态，双向转角电磁铁6断电；若偏摆镜组10未触碰到第一行程开关8，表明偏摆镜组10旋出光路失败，系统会发出警告信号，提示第一偏摆机构201或第二偏摆机构202发生故障需要检修，此时，激光器1、第一固定镜组301和第二固定镜组302处于激光传输光路中，实现了对激光的束散角进行第一种方式的改变，其光学原理图如图5所示。

假定动目标由远及近，激光器1出光经第一种改变方式的光路对动目标进行测距，当第一种测距方式无法满足精度要求时，激光器1停止出光，暂停测距；第二偏摆机构202开始上电向双向转角电磁铁6发送负向脉冲，双向转角电磁铁6的磁芯旋转带动偏摆镜组10开始旋进光路；当偏摆镜组10触碰到第二行程开关9时，表明偏摆镜组10已完成旋进光路的偏摆动作；定位螺钉11经精确调整后顶住偏摆镜组10，与双向转角电磁铁6余存的弹力形成合力，确保偏摆镜组10保持处于激光传输光路的状态，双向转角电磁铁6断电；若偏摆镜组10未触碰到第二行程开关9，表明偏摆镜组10旋进光路失败，系统会发出警告信号，提示第二偏摆机构202发生故障需要检修，此时，激光器1、第二偏摆机构202、第一固定镜组301和第二固定镜组302处于激光传输光路中，实现了对激光的束散角进行第二种方式的改变，其光学原理图如图6所示。

激光器1可以再次出光开始测距，动目标的距离越来越近，当第二种测距方式无法满足精度要求时，第一偏摆机构201再旋进光路，进而实现对激光的束散角进行第三种方式的改变，其光学原理图如图7所示。本实例中，偏摆镜组10中的一个镜片安装的是衰减片，处于激光器1与第一固定镜组301之间，实现对激光能量的衰减，使在激光能量机能满足近距离测距要求还能提高测距设备的可靠性；偏摆镜组10中的另一个镜片安装的是平面透镜，处于第一固定镜组301和第二固定镜组302之间，用以实现对激光传输光路的改变，进而实现对激光的束散角的进行改变的功能。

图5、6、7忽略了衰减片对激光传输的影响，图7用不同线组表达了切入偏摆机构前后激光束散角光路的变化情况。由图7可知，在未切入偏摆机构时，激光的束散角为，切入1组偏摆机构后，激光的束散角变为，2组偏摆机构均切入光路后，激光的束散角变为，且。采用本调节激光的束散角和能量的机构，解决了对动目标远近距离精确测量的难题，提高了测距设备的测距精度和测距范围。

采用切入不同镜片组合实现对激光的束散角改变的实例，均在本专利的保护范围。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。